グレード 2 チタンとグレード 5 チタンはどちらが優れていますか?

グレード 2 チタンとグレード 5 チタンのどちらを選択するかは、性能、コスト、用途の適合性に影響を与える重要な決定です。どちらのグレードも優れた特性を備えていますが、最適な材料を選択するには、組成、機械的特性、および性能指標の違いを理解することが不可欠です。

グレード2の商業用純チタン

主な要素:

チタン（Ti）：99.2％以上

鉄(Fe): 最大0.30%

酸素(O): 最大0.25%

カーボン(C): 0.08%以下

窒素(N): 0.03%以下

水素(H): 最大0.015%

グレード 5 Ti-6Al-4V 合金

主な要素:

チタン（Ti）：残り90％

アルミニウム (Al): 5.5-6.75%

バナジウム(V): 3.5-4.5%

鉄(Fe): 最大0.40%

酸素(O): 最大0.20%

カーボン(C): 0.08%以下

グレード2主な特徴:

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優れた耐食性

優れた成形性

最適な生体適合性

良好な溶接性

5年生主な特徴:

高い強度対-比

優れた高温性能

優れた耐疲労性

熱処理可能

グレード2チタンの溶接特性

最小限の注意で優れた溶接性を実現

熱伝導率が低いと、入熱要件が軽減されます

歪みや反りが起こりにくい

溶接部の色の一致が良好

汚染のリスクが低い

すべての標準的な溶接プロセスに適しています

グレード 5 チタン溶接の課題

アルミニウムとバナジウムが含まれているため、より困難です

熱伝導率が高いほど、より多くの熱入力が必要になります

HAZ における脆化のリスクの増加

慎重なシールドガスの適用が必要

溶接部のアルミニウムが消耗する可能性

特定の溶接プロセスに限定される

主な決定要素

強度要件: 高い強度が重要な場合 → グレード 5

腐食環境: 激しい腐食の場合 → グレード 2

Temperature Range: If >400度→グレード5

製造複雑さ: 複雑な成形の場合 → グレード 2

生体適合性: 医療用途の場合 → グレード 2

予算の制約: コストが主な関心事の場合 → グレード 2

重量の最適化: 重量が重要な場合 → グレード 5 (強度が高いほど、セクションを薄くできます)

アプリケーション固有のガイドライン-

海洋/化学: 最高の耐食性を実現するグレード 2

航空宇宙/高性能: 強度と耐熱性のグレード 5

医療用: 生体適合性グレード 2

一般エンジニアリング: 費用対効果のグレード 2-

高温: 耐クリープ性グレード 5

要件分析:

動作温度: 200度

圧力: 15バール

腐食性塩化物環境

設計寿命：20年

Heat transfer coefficient: >800 W/m²·K

予算の制約: 中程度

材料評価:

グレード 2 の利点:優れた塩化物耐食性、優れた熱伝導率 (17 vs 6.7 W/m・K)、低コスト

グレード 5 の利点:強度が高いほどチューブを薄くでき、高温特性が向上します。{0}}

主要な決定要因:塩化物環境では耐食性が重要でした

最終選択:表面仕上げを強化したグレード 2 チタンシート (厚さ 1.2mm)

結果：

グレード 5 の代替品と比較して 20% コスト削減

耐食性に優れ、8年間故障ゼロ

熱伝達率950W/m²・Kは要件を上回りました

最小限のメンテナンス要件

耐用年数は 20 年を超えると予測されています